功率分析仪详解：谐波测量的解析(3)

前两节，我们介绍了THD的定义以及FFT在不同的输入条件下，会有不同的结果。我们可以把测试信号分成两类，一种是供电的工频信号，一种是其它信号。前一种信号是固定频点的周期变化的信号，后一种信号就可以是类似变频器输出的PWM信号。

固定频点的周期变化的信号，我们可以通过固定输入条件的FFT变化来进行谐波分析，依照IEC61000-4-7标准（对应国标是：《GBT--17626.7-2008电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》）FFT频谱分辨率为5Hz，那么50Hz工频信号就会得到10条谱线，根据IEC61000-4-7标准，通常把谐波频点对应的谐波有效值和相邻的2个谱线的平方和开根号值为对应频点的谐波子组的有效值。大家看到了，标准里面规定得很细，连谐波子组的计算公式都写出来了，根据IEC61000-4-7标准得到的谐波有效值其实是特定频率下，特定频谱分辨率的谐波子组的有效值。针对工频信号，国内国外的标准都是按照这个方式计算谐波并进行比较的。由于工频信号的一次谐波频率基本固定，所以IEC61000-4-7标准规定了它的THD公式是：

而类似变频器输入的PWM信号，由于其本身含有很丰富的高频成分，用FFT去把每次高频谐波都转换出来比较并不合适。比如变频器输出基波频率为20Hz时，载波频率有可能搞定100KHz。我们分析信号的谐波，如果按20Hz为基波进行谐波分析，那需要分析5000次谐波才能分析道100KHz，而100KHz载波的情况下，200KHz，300KHz甚至到1MHz都会有很丰富的谐波。所以这时就会发现，用IEC61000-4-7标准的公式来分析PWM信号的谐波需要分析几万次甚至几十万次才能基波还原真实的THD。这个计算量太庞大了，并不适合实际测试应用。因而针对变频器等类似的输出信号，在《GB/T12668.2-2002调速电气传动系统 一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定》中规定了另外一种THD计算公式：

IEC61000-4-7标准的谐波总量是把各次谐波累加起来，而GB/T12668.2标准里面的谐波总量是信号的有效值减去基波有效值。两种方式从理论上来说都是正确的，分别适用于不同的领域。

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下一次具体介绍多路FFT的应用意义，敬请关注。